永磁-感应子式混合励磁发电机三维暂态温度场的计算与分析

根据传热学理论,建立了永磁-感应子式混合励磁发电机电磁稳态条件下三维暂态温度场求解模型;给出了基本假设及相应的边界条件,确定了电机各部分的导热系数及表面散热系数;根据电磁场计算,得出了电机定子铁心损耗、绕组铜耗、转子涡流损耗及机械损耗等热源的分布;采用有限元法对电机三维暂态温度场进行了计算,分析了励磁电流、电机转速及负载类型对电机温度场的影响。通过样机实验对温度场的计算结果进行验证。     

大型水轮发电机转子温度场的有限元计算及相关因素的分析

随着现代电机制造工业的发展，对电机温度场计算准确性的要求越来越高，该文根据传热学原理建立了水轮发电机转子三维稳态温度场的数学模型，给出了求解域内的基本假设及相应的边界条件，并根据电磁理论确定了各部分的损耗密度，以SF320－48／12800型水轮发电机为例，采用三维等参元法计算了转子一个磁极，半个轴向段的温度场，计算结果与实测结果相接近，采用数值模拟的方法研究了转子迎风面和背风面不均匀表面散热系数比对电机转子中部及端部温度场的影响，以及转子磁极表面的附加损耗对转子温度场的影响，得到了温度场的分布规律，该结果对电机制造人员的通风系统设计和电机运行部们的的温度监测提供了可靠的理论依据。     

汽轮发电机径切两向空冷系统转子温度场的计算方法

以俄罗斯电力问题研究所生产的转子带有副槽和径向通风沟的２０ＭＷ、２极汽轮发电机为例,给出了转子求解域中的热传导方程和相应的泛函方程,并采用有限元方法计算了当转子副槽和径向通风沟沿转子轴变截面和变步长分布时的温度场。同时,根据流体相似理论计算了转子通风沟内流体速度和表面散热系数,给出了该电机计算结果。     

高压湿式潜水电机转子三维温度场分析

为了更准确地研究高压湿式潜水电机的温度场分布情况,以3150kW、6kv高压潜水电机为例进行分析。建立了潜水电机转子三维温度场的物理模型和计算模型。考虑潜水电机冷却系统的特殊性,转子散热表面采用分段的方法加载散热系数。以电磁计算得到的损耗为热源,利用有限元软件对电机进行了温度场计算,并将计算结果与实测测量值和采用传统方法施加散热系数得到的温度场进行了比较,验证了该方法的准确性,为利用有限元法求解电机温度场时散热系数的加载提供了新的方法。     

转子偏心对发电机非正规绕组环流损耗的影响

为研究转子静态偏心对汽轮发电机支路不对称绕组环流及环流损耗的影响,以一台2极397 MW汽轮发电机为例,建立了其二维瞬态场有限元求解模型,对电机转子在不同偏心率下的定子绕组各支路环流进行了分析计算,得到了支路环流随时间的变化规律,给出了各支路环流的谐波含量,并在此基础上求取了支路环流损耗;最后将计算结果与支路对称时的情况进行了对比。分析结果表明,转子静态偏心情况下支路不对称绕组的环流损耗随着偏心率的增大而增加,在相同的偏心率下支路不对称绕组的环流损耗大于支路对称绕组的环流损耗,在支路不对称绕组的工程设计中应充分考虑环流损耗所带来的影响。     

发电机转子绕组的短时过电流能力

本文介绍在计算发电机转子三维稳定温度场的基础上,计算转子绕组短时过电流能力(不同过电流倍数下的允许时间)的方法。其特点是,考虑了绕组的散热。用此方法计算了国产汽轮发电机各种不同冷却方式的转子的短时过电流能力,并对其国家标准提出了建议值。     

某新型通风方式空冷汽轮发电机转子三维温度场

某空冷汽轮发电机转子冷却风道采用新型通风方式,为了分析该转子内部温度分布特点,建立了该汽轮发电机转子8号槽半轴向段整体结构模型。依据计算流体动力学(CFD)原理,采用有限体积法,对转子三维温度场进行了计算。得到了冷却空气、绕组、绝缘材料、槽楔、铁心的温度分布,以及副槽段径向风孔内表面传热系数。结果表明:该种通风方式下,绕组温度沿轴向逐渐升高;转子端部绕组温度较低,绕组峰值温度位于副槽段转子中心对称面处。该结论为大型空冷汽轮发电机转子热设计提供理论参考。     

汽轮发电机氢内冷转子三维温度场研究

本文对一类大型汽轮发电机氢内冷转子的三维稳态温度场进行数值仿真,与迄今为止的多数算法不同,本文将通风道气流也作为计算对象,将气流与转子本体统一进行网格剖分和计算。仿真结果指出槽与槽之间温度近乎绝缘。 本文研究了通风孔道阻塞、平均换热系数、局部换热系数以及表面损耗等对温度场的影响,并建立了温度分布与平均换热系数以及表面高频与摩擦损耗的经验公式     

起重机用外转子PMSM全域三维瞬态温度场数值计算与分析

本文提出了一种新型起重机用外转子永磁同步电机(PMSM),并建立起重机用PMSM的三维温度场数学模型;基于传热学理论基础,通过有限元法建立了在特殊结构下起重机用PMSM的三维瞬态温度场数学模型,给出求解区域内的基本假设及相应的边界条件,确定了电机各部分的导热系数及各表面的散热系数;根据电磁场计算,得出了电机的定子铁心损耗、绕组铜耗、转子涡流损耗与机械损耗等的热源分布;以采用S3工作制负载持续率40%的低速大转矩外转子起重机用PMSM为例,本电机在每10分钟内运行4分钟,停机或断能6分钟。运用有限元法对电机三维温度场进行了计算,分析了静态温度场参数化计算、瞬态温度场计算对电机温度场准确性的影响。通过样机试验与计算结果的对比,证明瞬态热源时变加载的科学性,并为特殊工况电机的温度场计算提供了参考依据。     

铁耗和环流损耗分布对定子温度场及 绝缘外表面散热系数计算的影响

以150 MW空冷汽轮发电机为例,建立电机二维电磁场数学模型,利用有限元方法对电机定子基本铁耗及其分布进行计算与分析,在此基础上对定子温度场进行计算,并与传统方法铁耗均匀分布情况下的温度场进行比较,给出了铁耗分布对定子温度场的影响;研究了计及每根股线的环流损耗与环流损耗平均分布2种方案下的定子温度场。在考虑上述基本铁耗和环流损耗的基础上,提出基于傅里叶导热定律和牛顿放热定律的通风沟内主绝缘外表面散热系数计算新方法,为电机与电器的表面散热系数计算提供了新思路。     

凸极同步发电机空载下的气隙磁场波形特征系数及转子温度场的数值计算

本在考虑匝间绝缘的情况下采用有限元法对定子具有分数槽绕组的凸极同步发电机的气隙磁场进行了数值计算。采用付立叶谐波分析的方法把气隙磁密分解为空间基波和一系列谐波，进而计算出气隙磁场波形特征系数。通过对气隙磁场的分析可以计算出转子表面损耗，进而计算出转子的温度场分布。以龙羊峡320MW发电机为例进行了计算，将理论计算结果与试验结果进行了比较，验证了计算的准确性。     

具有磁性和非磁性槽楔的汽轮发电机转子槽分度的计算与分析

为了研究汽轮发电机转子不同槽分度对电机电磁场的影响,以150 WM空冷汽轮发电机为例,建立了汽轮发电机的二维数学模型和物理模型。采用二维有限元方法,计算了转子带有非磁性槽楔和磁性槽楔时不同槽分度下的电磁场及发电机的饱和电抗值,并在此基础上研究了不同槽分度情况下非磁性和磁性材料的3种转子槽楔对发电机定、转子损耗的影响。计算结果表明,转子采用弱磁性槽楔和导磁导电的Fe-Cu合金槽楔后,发电机的饱和同步电抗相对于铝合金槽楔对应的饱和同步电抗减小,同时可以有效减小气隙磁密中的谐波含量,降低表面损耗。计算结果为发电机转子磁性槽楔和槽分度的选择设计提供了理论依据。     

基于定子线圈探测的转子匝间短路故障识别方法

该文通过对汽轮发电机转子线圈匝间短路时的电磁特性进行分析和计算，提出转子绕组匝间短路时，转子绕组主磁场变化比漏磁场明显，用定子线圈作为探测故障线圈，确立了转子绕组匝间短路故障程度和有效磁场损失之间的对应关系：提出转子匝间短路导致发电机定子绕组并联支路之间出现了电势差和环流，其大小和分布与短路严重程度有一定对应关系；利用动模试验机组进行了有关的验证，试验结果和理论推导相吻合。     

分数槽集中绕组表贴式永磁同步电机转子损耗

针对损耗模型很难准确地计算转子损耗且三维有限元方法占用大量时间的问题,基于二维运动瞬态有限元法,研究了1台36槽42极单层分数槽集中绕组永磁同步电机在恒转矩区和弱磁区以最大转矩运行时的转子损耗,并且研究了高速工况下永磁体轴向分段数量、槽口宽度以及气隙厚度对永磁体损耗的影响。研究发现,在整个转速区间永磁体损耗占转子总损耗的90%以上;转速低于1 500 r/min时,转子铁心磁滞损耗高于涡流损耗,高于1 500 r/min时涡流损耗明显高于磁滞损耗。永磁体分段能明显降低永磁体涡流损耗;负载工况下改变槽口宽度,永磁体涡流损耗几乎没有变化;增大气隙厚度虽然能降低永磁体损耗,但是效果并不明显;同时,更改槽口和气隙厚度会使电感发生变化,并进而影响电机的运行性能。     

水轮发电机定子三维温度场仿真计算

根据大型水轮发电机通风系统的对称性,把定子温度场的求解区域确定为半齿、半槽、轴向半个铁心段的分析范围,并给出一些基本假设及相应的边界条件,确定了各散热面的表面散热系数。在此基础上应用有限元法的通用软件ANSYS,对大型水轮发电机定子温度场进行分析与计算,绘制了相应温度场图。     

基于二维解析法的光滑表面实心转子感应电机附加损耗的研究

在普通异步电机中，由于附加损耗数值较小，通常按总功率的5%粗略估算。在实心转子感应电机中，附加损耗中的表面涡流损耗数值远大于普通笼型感应电机，不但成为实心转子感应电机附加损耗的主要部分，而且是造成这种电机效率低、电机过热的重要原因，限制了该类电机的应用和发展。文中运用二维解析法及坡印亭定理对实心转子的表面涡流损耗进行了计算，与试验结果比较显示，理论计算在小转差范围(0~0.2)内取得了与实际较为一致的结果，并分析了大转差下产生偏差的原因。在小转差(s=0.107)运行状态，对定子槽口宽度变化和气隙长度变化对转子表面涡流损耗影响进行仿真计算。结果表明，改变槽口宽度对该种电机转子的表面涡流损耗影响不明显，随着气隙长度的增加，附加损耗曲线分为快速下降，缓慢下降两段。在曲线缓慢下降段综合考虑选取气隙长度是合适的。     

用麦克斯韦应力法计算凸极同步电机的电磁转矩

本文先用有限差分法计算了额定负载时凸极同步发电机内的二维磁场分布,在此基础上,用麦克斯韦应力和安培力算出了电枢齿壁、电枢铁芯、主极表面和两侧、主极铁芯和载流导体上的切向磁场力以及相应的电磁转矩,画出了电机内切向磁场力的分布,并把算得的结果与传统法进行了比较.     

Stray load loss analysis of induction motor-comparison of measurement due to IEEE standard 112 and direct calculation by finite-element method

The purpose of this paper is to specify the main components of the stray load loss of induction motors from both results of measurement and analysis. The IEEE standard 112 Method B is applied to the cage induction motor for the measurement of the stray load loss. On the other hand, the losses generated at the stator core, the rotor core, and the rotor cage are calculated directly by the finite-element method considering the magnetic saturation and the harmonic fields, which vary due to the load condition. The measured and the calculated torque, losses, and efficiency agree well. It is clarified that the main parts of the stray load loss in the case of the analyzed motor are the increase of harmonic losses due to load, which are the harmonic Joule losses of the rotor cage and the harmonic core losses of the stator and the rotor. The relationships between the losses separated by the measurement and the losses calculated directly by the finite-element method are also clarified.     

转子磁路结构对汽轮发电机励磁电流和磁场分布的影响

建立1 400MW核电半速汽轮发电机二维瞬态场有限元模型,提出用等效负载阻抗法来模拟发电机的额定运行状态,从而避免了功率因数的迭代.在验证该方法正确性和可行性的前提下,针对大型核电半速汽轮发电机转子通常采用偏槽结构来改善电机性能的设计思想,采用该方法计算得到了汽轮发电机不同偏槽结构下的励磁电流,并且定量分析不同偏槽结构...